CN108899376A - 一种太阳能电池及其选择性发射极结构的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池及其选择性发射极结构的制作方法，提供经过预处理的硅片；对硅片进行第一次扩散，在硅片正面形成第一掺杂层；对硅片进行第二次扩散，在第一掺杂层上方形成第二掺杂层，第二掺杂层的掺杂浓度大于第一掺杂层的掺杂浓度；保留预设正面电极区域的第二掺杂层，刻蚀掉预设正面电极区域之间的第二掺杂层；在预设正面电极区域的第二掺杂层上方形成正面电极。由于第二掺杂层即重掺杂层和第一掺杂层即轻掺杂层是两次扩散形成的，因此，可以使轻掺杂层的掺杂浓度很低，使重掺杂层的掺杂浓度很高，进而可以增大重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度差异，提升太阳能电池的转换效率。

Description

一种太阳能电池及其选择性发射极结构的制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能电池及其选择性发射极结构的制作方法。

背景技术

太阳能电池的终极目标是降低成本和提高效率，在目前标准的太阳能电池生产工艺下，效率的提升已经达到了极限。在太阳能电池的众多参数中，选择性发射极(Selective-Emiter，SE)是最能影响PN结晶体硅太阳能电池转换效率的参数之一。

选择性发射极是在正面电极(金属栅线)与硅片接触部位进行重掺杂，在正面电极之间进行轻掺杂的结构，其可以降低扩散层复合，提高光线的短波响应，同时减少正面电极与硅片的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而可以提升太阳能电池的转换效率。

传统的选择性发射极结构的制作方法包括：对清洗制绒的硅片进行一次扩散后，在硅片表面的正面电极的位置喷蜡，再用HF和HNO₃的混合溶液刻蚀没有喷蜡的区域，来形成在正面电极的位置形成重掺杂、在其他位置形成轻掺杂的结构。或者，对清洗制绒的硅片进行一次扩散后，用激光将正面电极位置的PN结的结深打的更深一点，同样可以形成在正面电极的位置形成重掺杂、在其他位置形成轻掺杂的结构。

但是，传统的一次扩散制作选择性发射极的方法中，由于要控制重掺杂区的表面浓度足够大来保证正面电极与硅片的欧姆接触性能，因此，导致轻掺杂区的表面浓度不能降的很低，从而导致重掺杂区和轻掺杂区的掺杂浓度差异较小，导致开路电压及短路电流不能得到较大的提升，进而导致太阳能电池的转换效率不能得到较大的提升。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池及其选择性发射极结构的制作方法，以解决现有的选择性发射极制作方法导致的重掺杂区和轻掺杂区的掺杂浓度差异较小，进而导致的太阳能电池的转换效率不能得到较大提升的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种选择性发射极结构的制作方法，包括：

提供经过预处理的硅片；

对所述硅片进行第一次扩散，在所述硅片正面形成第一掺杂层；

去除所述硅片表面的杂质，并对所述硅片进行第二次扩散，在所述第一掺杂层上方形成第二掺杂层，所述第二掺杂层的掺杂浓度大于所述第一掺杂层的掺杂浓度；

保留预设正面电极区域的第二掺杂层，刻蚀掉所述预设正面电极区域之间的第二掺杂层，以暴露出所述预设正面电极区域之间的第一掺杂层；

在所述预设正面电极区域的所述第二掺杂层上方形成正面电极。

优选地，在形成正面电极之前，还包括：

在所述硅片表面形成减反射膜。

优选地，保留预设正面电极区域的第二掺杂层，刻蚀掉所述预设正面电极区域之间的第二掺杂层，包括：

在所述硅片表面形成掩膜，所述掩膜覆盖所述预设正面电极区域，暴露出所述预设正面电极区域之间的区域；

对所述掩膜暴露出的区域的第二掺杂层进行刻蚀，暴露出所述第二掺杂层下方的第一掺杂层。

优选地，所述掩膜是采用印蜡工艺在所述硅片表面形成的。

优选地，所述第一掺杂层的掺杂浓度在5e¹⁹cm^-3～6e¹⁹cm^-3范围内，包括端点值。

优选地，所述第二掺杂层的掺杂浓度在4e²⁰cm^-3～5e²⁰cm^-3范围内，包括端点值。

一种太阳能电池，采用如上所述的选择性发射极结构的制作方法制作选择性发射极结构，所述太阳能电池包括：

硅片，所述硅片正面具有第一掺杂层和位于所述第一掺杂层上方的第二掺杂层，所述第二掺杂层暴露出预设正面电极区域之间的第一掺杂层，所述第二掺杂层的掺杂浓度大于所述第一掺杂层的掺杂浓度；

位于所述预设正面电极区域且覆盖所述第二掺杂层的正面电极，所述正面电极不覆盖所述预设正面电极区域之间的第一掺杂层。

优选地，还包括：

位于所述第二掺杂层和所述正面电极之间的减反射膜；

位于所述硅片背面的铝背场和背面电极。

优选地，所述第一掺杂层的掺杂浓度在5e¹⁹cm^-3～6e¹⁹cm^-3范围内，包括端点值。

优选地，所述第二掺杂层的掺杂浓度在4e²⁰cm^-3～5e²⁰cm^-3范围内，包括端点值。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的太阳能电池及其选择性发射极结构的制作方法，在硅片正面形成第一掺杂层后，在第一掺杂层上方形成第二掺杂层，第二掺杂层的浓度大于第一掺杂层的浓度，之后刻蚀掉预设正面电极区域之间的第二掺杂层，暴露出该区域第二掺杂层下方的第一掺杂层，并在预设正面电极区域的第二掺杂层上方形成正面电极，即可形成正面电极对应区域为重掺杂区、正面电极之间的区域为轻掺杂区的选择性发射极结构；

并且，由于第二掺杂层即重掺杂层和第一掺杂层即轻掺杂层是两次扩散形成的，因此，可以分别控制重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度，从而可以使轻掺杂层的掺杂浓度很低，使重掺杂层的掺杂浓度很高，进而可以增大重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度差异，提升太阳能电池的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的选择性发射极结构的制作方法流程图；

图2a～图2e为本发明实施例提供的选择性发射极结构的制作方法的结构流程图；

图3为本发明实施例提供的太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，传统的选择性发射极晶体硅太阳能电池的转换效率很难再得到较大的提升，发明人研究发现，这是因为传统的一次扩散制作选择性发射极的方法中，要控制重掺杂区的表面浓度足够大来保证正面电极与硅片的欧姆接触性能，导致轻掺杂区的表面浓度不能降的很低，从而导致重掺杂区和轻掺杂区的掺杂浓度差异较小，导致开路电压及短路电流不能得到较大的提升，进而导致太阳能电池的转换效率不能得到较大的提升。

基于此，本发明提供了一种选择性发射极结构的制作方法，以克服现有技术存在的上述问题，包括：

提供经过预处理的硅片；

对所述硅片进行第一次扩散，在所述硅片正面形成第一掺杂层；

去除所述硅片表面的杂质，并对所述硅片进行第二次扩散，在所述第一掺杂层上方形成第二掺杂层，所述第二掺杂层的掺杂浓度大于所述第一掺杂层的掺杂浓度；

保留预设正面电极区域的第二掺杂层，刻蚀掉所述预设正面电极区域之间的第二掺杂层，以暴露出所述预设正面电极区域之间的第一掺杂层；

在所述预设正面电极区域的所述第二掺杂层上方形成正面电极。

本发明还提供了一种太阳能电池，包括：

硅片，所述硅片正面具有第一掺杂层和位于所述第一掺杂层上方的第二掺杂层，所述第二掺杂层暴露出预设正面电极区域之间的第一掺杂层，所述第二掺杂层的掺杂浓度大于所述第一掺杂层的掺杂浓度；

位于所述预设正面电极区域且覆盖所述第二掺杂层的正面电极，所述正面电极不覆盖所述预设正面电极区域之间的第一掺杂层。

本发明提供的太阳能电池及其选择性发射极结构的制作方法，在硅片正面形成第一掺杂层后，在第一掺杂层上方形成第二掺杂层，第二掺杂层的浓度大于第一掺杂层的浓度，之后刻蚀掉预设正面电极区域之间的第二掺杂层，暴露出该区域第二掺杂层下方的第一掺杂层，并在预设正面电极区域的第二掺杂层上方形成正面电极，即可形成正面电极对应区域为重掺杂区、正面电极之间的区域为轻掺杂区的选择性发射极结构；

并且，由于第二掺杂层即重掺杂层和第一掺杂层即轻掺杂层是两次扩散形成的，因此，可以分别控制重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度，从而可以使轻掺杂层的掺杂浓度很低，使重掺杂层的掺杂浓度很高，进而可以增大重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度差异，提升太阳能电池的转换效率。

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种选择性发射极结构的制作方法，如图1所示，包括：

S101：提供经过预处理的硅片；

S102：对所述硅片进行第一次扩散，在所述硅片正面形成第一掺杂层；

S103：去除所述硅片表面的杂质，并对所述硅片进行第二次扩散，在所述第一掺杂层上方形成第二掺杂层，所述第二掺杂层的掺杂浓度大于所述第一掺杂层的掺杂浓度；

S104：保留预设正面电极区域的第二掺杂层，刻蚀掉所述预设正面电极区域之间的第二掺杂层，以暴露出所述预设正面电极区域之间的第一掺杂层；

S105：在所述预设正面电极区域的所述第二掺杂层上方形成正面电极。

其中，在形成正面电极之前，还包括：在所述硅片表面形成减反射膜。

保留预设正面电极区域的第二掺杂层，刻蚀掉所述预设正面电极区域之间的第二掺杂层，包括：

在所述硅片表面形成掩膜，所述掩膜覆盖所述预设正面电极区域，暴露出所述预设正面电极区域之间的区域；

对所述掩膜暴露出的区域的第二掺杂层进行刻蚀，暴露出所述第二掺杂层下方的第一掺杂层。

本实施例中，所述掩膜是采用印蜡工艺在所述硅片表面形成的，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，掩膜还可以是光刻胶膜等，在此不再赘述。并且，在本发明的其他实施例中，还可以采用激光刻蚀的方法或者其他方法，对正面电极之间的第二掺杂层进行刻蚀。

下面结合结构图，对选择性发射极结构的制作流程进行说明。

首先，如图2a所示，提供经过预处理的硅片1，所述预处理是指清洗和制绒等。可选地，本实施例中的硅片1为P型单晶硅片，当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，硅片1还可以为N型硅片。

之后，如图2b所示，对硅片1进行第一次扩散，其掺杂离子为磷离子，在硅片1表面形成第一掺杂层10，即在硅片1中形成了PN结，当然，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他掺杂离子。

之后，如图2c所示，去除硅片1表面的杂质如磷硅玻璃等，并对硅片1进行RCA清洗，例如采用盐酸和双氧水混合溶液对硅片1进行清洗，然后对硅片1进行第二次扩散，在硅片1正面的第一掺杂层10形成第二掺杂层11，第二掺杂层11的深度小于第一掺杂层10的深度，第二次扩散与第一次扩散的离子相同，都为磷离子，其不同之处在于，第二掺杂层11的掺杂浓度大于第一掺杂层10的掺杂浓度，即第二掺杂层11为重掺杂层，第一掺杂层10为轻掺杂层。并且，第二掺杂层11的深度小于第一掺杂层10的深度，这样在对预设正面电极区域之间的第二掺杂层11进行刻蚀后，可以暴露出其底下的第一掺杂层10。可选地，第一掺杂层10的离子掺杂浓度在5e¹⁹cm^-3～6e¹⁹cm^-3范围内，包括端点值，第二掺杂层11的离子掺杂浓度在4e²⁰cm^-3～5e²⁰cm^-3范围内，包括端点值。

之后，如图2d所示，在硅片1表面印蜡即形成掩膜，该掩膜覆盖预设正面电极区域的第二掺杂层11，暴露出预设正面电极区域之间的第二掺杂层11；对掩膜暴露出的第二掺杂层11进行刻蚀后，暴露出第二掺杂层11下方的第一掺杂层10，而掩膜覆盖区域的第二掺杂层11保留了下来。

之后，如图2e所示，在硅片1表面形成减反射膜12，并在减反射膜12表面与第二掺杂层11对应的预设正面区域形成正面电极13。当然，还要在硅片1背面形成铝背场和背面电极等，在此不再赘述。可选地，本实施例中的减反射膜为氮化硅膜，但是，本发明并不仅限于此。

本发明实施例提供的选择性发射极结构的制作方法，由于第二掺杂层即重掺杂层和第一掺杂层即轻掺杂层是两次扩散形成的，因此，可以分别控制重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度，从而可以使轻掺杂层的掺杂浓度很低，使重掺杂层的掺杂浓度很高，进而可以增大重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度差异，提升太阳能电池的开路电压和转换效率。并且，采用原有的制作太阳能电池的设备即可实现本发明选择性发射极结构的制作，节约了生产的成本，提升了生产效率。

本发明实施例还提供了一种太阳能电池，采用如上所述的制作方法制作选择性发射极结构，如图3所示，该太阳能电池包括硅片1、硅片1正面具有第一掺杂层10和位于第一掺杂层10上方的第二掺杂层11，第二掺杂层11暴露出预设正面电极区域之间的第一掺杂层10，第二掺杂层11的掺杂浓度大于第一掺杂层10的掺杂浓度；位于预设正面电极区域且覆盖第二掺杂层11的正面电极13，正面电极13不覆盖预设正面电极区域之间的第一掺杂层10。

其中，第一掺杂层10的掺杂浓度在5e¹⁹cm^-3～6e¹⁹cm^-3范围内，包括端点值，第二掺杂层11的掺杂浓度在4e²⁰cm^-3～5e²⁰cm^-3范围内，包括端点值。

当然，本实施例中的太阳能电池还包括：

位于第二掺杂层11和正面电极13之间的减反射膜12；

位于硅片1背面的铝背场14和背面电极15。

此外，本发明实施例中，在硅片1背面、铝背场14上方还具有减反射膜，在此不再赘述。该减反射膜可以是氮化硅膜，也可以是氧化铝膜等。

本发明实施例提供的太阳能电池，由于第二掺杂层即重掺杂层和第一掺杂层即轻掺杂层是两次扩散形成的，因此，可以分别控制重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度，从而可以使轻掺杂层的掺杂浓度很低，使重掺杂层的掺杂浓度很高，进而可以增大重掺杂层和轻掺杂层的掺杂浓度差异，提升太阳能电池的开路电压和转换效率。并且，采用原有的制作太阳能电池的设备即可实现本发明选择性发射极结构的制作，节约了生产的成本，提升了生产效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种选择性发射极结构的制作方法，其特征在于，包括：

提供经过预处理的硅片；

对所述硅片进行第一次扩散，在所述硅片正面形成第一掺杂层；

去除所述硅片表面的杂质，并对所述硅片进行第二次扩散，在所述第一掺杂层上方形成第二掺杂层，所述第二掺杂层的掺杂浓度大于所述第一掺杂层的掺杂浓度；

保留预设正面电极区域的第二掺杂层，刻蚀掉所述预设正面电极区域之间的第二掺杂层，以暴露出所述预设正面电极区域之间的第一掺杂层；

在所述预设正面电极区域的所述第二掺杂层上方形成正面电极。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成正面电极之前，还包括：

在所述硅片表面形成减反射膜。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，保留预设正面电极区域的第二掺杂层，刻蚀掉所述预设正面电极区域之间的第二掺杂层，包括：

在所述硅片表面形成掩膜，所述掩膜覆盖所述预设正面电极区域，暴露出所述预设正面电极区域之间的区域；

对所述掩膜暴露出的区域的第二掺杂层进行刻蚀，暴露出所述第二掺杂层下方的第一掺杂层。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述掩膜是采用印蜡工艺在所述硅片表面形成的。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一掺杂层的掺杂浓度在5e¹⁹cm^-3～6e¹⁹cm^-3范围内，包括端点值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二掺杂层的掺杂浓度在4e²⁰cm^-3～5e²⁰cm^-3范围内，包括端点值。

7.一种太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1～6所述的选择性发射极结构的制作方法制作选择性发射极结构，所述太阳能电池包括：

硅片，所述硅片正面具有第一掺杂层和位于所述第一掺杂层上方的第二掺杂层，所述第二掺杂层暴露出预设正面电极区域之间的第一掺杂层，所述第二掺杂层的掺杂浓度大于所述第一掺杂层的掺杂浓度；

位于所述预设正面电极区域且覆盖所述第二掺杂层的正面电极，所述正面电极不覆盖所述预设正面电极区域之间的第一掺杂层。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：

位于所述第二掺杂层和所述正面电极之间的减反射膜；

位于所述硅片背面的铝背场和背面电极。

9.根据权利要求7或8所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂层的掺杂浓度在5e¹⁹cm^-3～6e¹⁹cm^-3范围内，包括端点值。

10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二掺杂层的掺杂浓度在4e²⁰cm^-3～5e²⁰cm^-3范围内，包括端点值。